催化剂的制备方法精品PPT课件

自身性质，但在使用过程中长期经受循环催化作用、 受热等因素的影响，会发生一些不可逆的物理和化学 变化（如晶相和分散度变化、易挥发组分流失、熔融 等），从而使活性下降，最终失活。
5
1.2 催化剂的分类
多相反应固体催化剂（石化工业应用最多）
– Al2O3/SiO2催化裂化生产汽油
均相反应酸、碱、配合物催化剂（精细化学品、聚合） – 茂金属络合物生产聚乙烯
催化化学概述
1
引言
一、催化化学在国民经济中占有十分重要的意义
工业制造的化学品的生产过程，有80%涉及催化（ 包括环保、农用化学品、化肥、燃料、手性化学品、医 用化学品、三大合成材料、精细化学品等）。并且，每 种新催化剂和催化工艺的研制成功，都会引起包括化工 、石油加工等重大工业在内的生产工艺上的改革，生产 成本大幅降低，并为改变人类生活提供一系列新产品和 新材料。
14
4.加料顺序 对沉淀物性质有较大影响。 正加法：将沉淀剂加到金属盐类溶液中； 倒加法：将盐类溶液加到沉淀剂中。 加料顺序通过溶液pH值的变化而影响沉淀物的性质，通过 影响沉淀物的结构而改变催化剂的活性，还影响粒径的分 布。以Cu-ZnO-Cr2O3为例：正加法得到Cu的碳酸盐稳定， 倒加法得到的易于分解为氧化铜；正加慢加得到催化剂的 比表面较小，而倒加法得到比表面较大；正加慢加得到的
溶液浓度对沉淀过程的影响表现在对晶核的生成和晶核生 长的影响。
1）晶核的生成。沉淀过程要求溶液中的溶质分子或离子 进行碰撞，以便凝聚成晶体的微粒-晶核。这个过程称为晶 核的生成或结晶中心的形成。溶液中生成晶核是产生新相 的过程。单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数目N = k （C – C*）m，m值为34，k是晶核生成速率常数。
好是晶型沉淀，杂质少，易过滤洗涤） ；
3）沉淀剂的溶解度要大一些（这样被沉淀物吸附的量就少）； 4）沉淀剂不应造成环境污染沉淀剂的溶解度要大
12
2.溶液浓度的影响
溶液中生成沉淀的首要条件之一是其浓度超过饱和浓度。
溶液的饱和度：Baidu Nhomakorabea=C/C*
C：溶液浓度
溶液的饱和度:β=(C-C* )/C* C*：溶液饱和浓度
1.1 催化作用及其特征
一、催化剂与催化作用的定义
能够改变某化学反应的速率而不改变该反应的标
准自由能变的物质，称为催化剂，催化剂的这种作用
称为催化作用。
反应物
催化剂
产物
催化剂－反应物
4
二、催化作用的特征
催化剂只能加速热力学上可能的反应 加快化学反应的速度，但不进入化学反应计量，不改
变化学平衡的位置 催化剂对反应有选择性 催化剂有一定的寿命：尽管催化剂在反应结束后恢复
结构性助剂：通过对载体和活性组分的结构作用，主要是提 高活性组分的分散性和稳定性。
电子型助剂：通过改变催化剂的电子结构，促进催化剂的选 择性。
例：合成氨用的铁催化剂，通过加入少量的Al2O3使其活性提 高，寿命大大延长—结构助剂。加入K2O， K2O使Fe原子的电子 密度增加，提高其活性，所以 K2O 是电子型的助催化剂。 4.共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3）
现代人所面临的许多困难，如自然资源的开发、新能源 的利用以及污染等问题的解决，也都要部分地依赖于催 化过程。
2
二、催化化学又一门综合的科学
催化化学是在漫长的历史发展过程中，从许多别的学科 ，包括物理学、生物学以及化学各分支学科中吸取了大 量的成就的基础上发展起来的一门边缘科学。
3
第一章 催化作用与催化剂
酶催化剂（生物化工）
6
1.3 催化剂的构成与功能
一、催化剂的组成
工业催化剂通常是由多种物质组成的，但一般有三种 组分，即活性部分、载体、助催化剂。
1.活性组分 对某反应具有催化活性，为主要成分，也称主催化剂
（合成NH3中的Fe）。 2.载体（Al2O3 ） 是活性组分的分散剂、粘合剂和支撑体，是负载活性
金属盐溶液
NaOH(Na2CO3)
沉淀
洗涤
干燥
活
焙烧 研磨 成型
化
催化剂 11
（一）沉淀法的控制因素
1.沉淀剂的选择
1）尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。常用沉淀 剂有氨气、氨水和铵盐，还有二氧化碳和碳酸盐和碱类以 及尿素等。最常用的沉淀剂是氢氧化铵和碳酸铵等；
2）形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。盐类沉淀剂原则上 可以形成晶形沉淀，而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀（最
8
第二章 催化剂的制备
催化剂制备的要点
多种化学组成的匹配：各组分一起协调作
用的多功能催化剂。
一定物理结构的控制：粒度、比表面、孔
体积。
9
催化剂的一般制备方法
不同制备方法，成分、用量相同，但催 化剂的性能可能不同
– 沉淀法 – 浸渍法 – 混合法 – 离子交换法
10
一、沉淀法
沉淀法的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀 剂，以便生成水合氧化物，碳酸盐的结晶或凝胶。将生成 的沉淀物分离，洗涤，干燥后，即得催化剂。
组分的骨架，其主要作用是提供孔结构和高表面积， 同时增大催化剂的强度；还可以改善催化剂的热传导 性能，以满足反应过程的传热要求；减少活性组分的 用量，特别是贵金属的用量；有时可提供附加活性。
7
3.助催化剂（合成NH3中的K2O） 是催化剂的辅助成分，量较少；助剂本身无活性或活性很小，加 入之后可以改变催化剂的化学组成和结构，从而提高催化剂的活 性、选择性、稳定性或寿命。 助剂按作用机理的不同可分为结构型和电子型两类。
粒子大且不均匀，倒加法能得到较均匀的沉淀颗粒。
15
5.pH值 沉淀法常用碱性物质作沉淀剂，沉淀物的生成在相当大的程
13
2）晶核的生长 晶核生成后更多的溶质分子或离子向晶核的表面扩散，使晶 核长大。晶核生长包括扩散和表面反应两步，先扩散至固液 界面上，然后经表面反应进入晶格.当扩散和表面反应达到平 衡时，晶核生长速率为
ks(C-C* ) ----s指晶体表面积，k指表面反应速率常数。 3.沉淀温度 当溶液中溶质数量一定时，温度高则过饱和度降低，使晶核 生成的速率减小；温度低使溶液过饱和浓度增大，使晶核生 成速率提高。一般温度与晶核生成速率关系曲线存在极大值 （抛物线）。晶核生成速率最大对应的温度低于晶核生长速 率最大对应的温度，所以低温一般得到小颗粒。